制备水泥添加剂的装置及制备方法与流程

本发明属于水泥生产技术领域，具体涉及制备水泥添加剂的装置及制备方法。

背景技术：

水泥混凝土是世界上用量最大的建筑材料，但水泥混凝土存在自重大、强度低、脆性大的弱点。随着建筑业的高速发展，对其性能提出了更新更高的要求。在水泥中添加外加剂是提高混凝土强度，改善其各种性能的有效、简便、经济的方法。

常用的且用量最大的外加剂是水泥减水剂，目前使用最多的减水剂如：改性木质素类减水剂、萘磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、聚氯胺磺酸盐甲醛缩合物高效减水剂、低烧失量脱碳灰水泥减水剂等。其中，低烧失量脱碳灰水泥减水剂是对粉煤灰进行分选后得到的粉煤灰再经脱碳工艺后得到，是一种能有效提高水泥混凝土质量，降低成本的外加剂，常用于生产建材、化肥、提取金属等。

我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，1998年在我国能源消费构成中，煤炭占72.9％。到2010年我国一次能源消费构成中煤炭占60％左右，由此可见，我国以煤炭为主的能源生产和消费格局在长时间内不会改变。消费量巨大的燃煤产生的环境问题日益突出，1998年我国排放so2为2090万吨，烟尘1452万吨；1999年排放so2为1857万吨，烟尘1159万吨，其中75％以上与燃煤污染有关。随着大型火力发电厂的增加，我国粉煤灰排放量已由1979年的2675.2万吨，猛增到2000年的1.6亿吨，粉煤灰是煤粉燃烧后排放出的一种火山灰质材料，又名飞灰、烟灰。目前我国粉煤灰的平均年排放量约为1.8亿吨。现在全国火力发电厂总贮存粉煤灰量已超过22亿吨，贮灰场占用土地与良田约44万亩，但是我国粉煤灰的利用率一直只在30％左右徘徊。由此可见，大量废弃的粉煤灰得不到利用，不仅污染水质和空气，破坏环境，同时还侵占了不少耕地，影响气候，破坏生态。因此把粉煤灰作为一种资源来加以认识和充分利用，是关系到可持续发展战略急需解决的问题。

对粉煤灰进行摩擦荷电分选后可得到脱碳灰和煤粒。低烧失量脱碳灰有很多用途，可以作水泥混和料来生产各种粉煤灰水泥。这种减水剂对于提高水泥质量，降低水泥成本和大量消耗粉煤灰都是很有好处的。同时，这种低烧失量脱碳灰还可用于具有很高实用价值和经济价值的粉煤灰减水剂，即水泥减水剂；而分选粉煤灰得到的煤粉可作低质燃料出售或供锅炉回烧，由于其高度多孔网状结构，还可以加工成活性碳，进一步开拓其利用途径。

然而，现有的水泥减水剂制备方法大多属于化学制备方式，其制备所需的材料大部分都具有工业毒性，对环境污染大；制备条件要求多且复杂，不利于大批量制备生产。部分物理制备方式也存在结构设计复杂，制备成本高的缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了制备水泥添加剂的装置及制备方法，不仅结构设计紧凑简单，便于操作，而且制备成本低，适合市场推广使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

制备水泥添加剂的装置，包括支撑机构、分选机构、摩擦荷电机构和进料斗；

所述的支撑机构包括支撑板和支腿，所述支撑板的中间位置开设有安装缺口，所述的支腿设置四根且垂直固定安装在支撑板的下表面四个角位置；

所述的分选机构包括正高压电极板和底板，所述的正高压电极板设置四块且围成口字形框状结构，所述的口字形框状结构卡设在安装缺口内并固定，所述的底板固定安装在口字形框状结构的底部敞口处，所述底板的底面四周均开设有脱碳灰出口，所述底板的底面中心位置开设有煤粒出口；

所述摩擦荷电机构包括摩擦荷电箱、斜向筛板和负高压电极板，所述的摩擦荷电箱为顶部和底部均为敞口的口字形箱，所述的摩擦荷电箱卡设在口字形框状结构的顶部敞口处并固定，所述摩擦荷电箱的前侧外壁一体成型有水平支板，所述水平支板的右端上表面开设有断面呈倒t形的导槽，所述导槽的两侧均匀开设有多个限位孔，所述水平支板的左端上表面固定安装有第一电机，所述水平支板的右端上表面可拆卸安装有第二电机，所述的第一电机和第二电机均为磨粉电机，所述第二电机的安装座底部设有可与导槽滑动配合的滑块，所述第二电机通过滑块滑动安装于导槽内并可固定，所述摩擦荷电箱的前侧壁对应导槽的上方位置开设有通孔，所述的通孔为跑道形以供第二电机的动力输出轴穿过，所述第一电机和第二电机的动力输出轴均穿过摩擦荷电箱的前侧壁并于末端处传动连接有旋转轴，所述旋转轴的后端固定安装于摩擦荷电箱的后侧壁并可转动，所述的旋转轴于侧壁上设置有多列钉齿，多列所述的钉齿沿径向均匀分布，所述第一电机上的钉齿与第二电机上的钉齿相互交错、且不接触，所述的斜向筛板设置四块且一体成型构成漏斗状，所述斜向筛板的顶部与摩擦荷电箱的侧壁底部固接，所述斜向筛板的底部与负高压电极板固接，四块所述的负高压电极板一体成型构成口字形并穿过煤粒出口，每块所述的负高压电极板与正对的正高压电极板之间构成高压静电分选腔；

所述的进料斗卡设在摩擦荷电箱的顶部敞口处并固定。

进一步，所述支腿的底部安装有带刹车的万向轮。这样的设计，方便本发明随意搬移和按需固定，便于使用。

进一步，所述摩擦荷电箱的长度和宽度均为1.0-1.5m，所述摩擦荷电箱的高度为1.2-1.5m，所述摩擦荷电箱的板厚为1.5㎝，每块所述的负高压电极板与正对的正高压电极板之间的距离为25-30cm，所述负高压电极板与正高压电极板的厚度均为1.8㎝。这样的设计，可以确保粉煤灰的粉磨更加充分，是强化粉煤灰摩擦荷电过程、提高分选效率的关键。

采用上述的制备水泥添加剂的装置进行水泥添加剂的制备的方法，先调整所述第一电机和第二电机之间的距离并使第二电机固定，然后启动所述的第一电机和第二电机；最后将待粉磨的粉煤灰从所述的进料斗倒入，即可进行磨粉并使粉煤灰细粉摩擦带上荷电，带电后的粉煤灰细粉在重力的作用下下行，并由所述的斜向筛板进行筛选，符合尺寸要求的粉煤灰微细粉进入所述的高压静电分选腔，带负电荷的脱碳灰向所述的正高压电极板移动，并通过所述的脱碳灰出口出料，而带正电荷的煤粒则向所述的负高压电极板移动，并通过所述的煤粒出口出料，经由所述的斜向筛板筛分后的大颗粒粉煤灰料则从四块所述的负高压电极板构成的口字形出口处出料，粉磨分选完后关闭所述的第一电机和第二电机。

进一步，所述第一电机和第二电机的转速为500-800rpm。这样的设计，可以确保粉煤灰的粉磨更加充分，是强化粉煤灰摩擦荷电过程、提高分选效率的关键。

与现有技术相比，本发明不仅结构设计紧凑简单，便于操作，而且制备成本低，适合市场推广使用。

附图说明

图1为本发明制备水泥添加剂的装置实施例的立体结构示意图一；

图2为本发明制备水泥添加剂的装置实施例的立体结构示意图二；

图3为本发明制备水泥添加剂的装置实施例中支撑机构和分选机构的安装结构示意图；

图4为本发明制备水泥添加剂的装置实施例中摩擦荷电机构的立体结构示意图一；

图5为本发明制备水泥添加剂的装置实施例中摩擦荷电机构的立体结构示意图二。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1-图5所示，本发明的制备水泥添加剂的装置，包括支撑机构1、分选机构2、摩擦荷电机构3和进料斗4；

支撑机构1包括支撑板10和支腿11，支撑板10的中间位置开设有安装缺口，支腿11设置四根且垂直固定安装在支撑板10的下表面四个角位置；

分选机构2包括正高压电极板20和底板21，正高压电极板20设置四块且围成口字形框状结构，口字形框状结构卡设在安装缺口内并固定，底板21固定安装在口字形框状结构的底部敞口处，底板21的底面四周均开设有脱碳灰出口210，底板21的底面中心位置开设有煤粒出口211；

摩擦荷电机构3包括摩擦荷电箱30、斜向筛板31和负高压电极板32，摩擦荷电箱30为顶部和底部均为敞口的口字形箱，摩擦荷电箱30卡设在口字形框状结构的顶部敞口处并固定，摩擦荷电箱30的前侧外壁一体成型有水平支板300，水平支板300的右端上表面开设有断面呈倒t形的导槽，导槽的两侧均匀开设有多个限位孔，水平支板300的左端上表面固定安装有第一电机301，水平支板300的右端上表面可拆卸安装有第二电机302，第一电机301和第二电机302均为磨粉电机，第二电机302的安装座底部设有可与导槽滑动配合的滑块，第二电机302通过滑块滑动安装于导槽内并可固定，摩擦荷电箱30的前侧壁对应导槽的上方位置开设有通孔303，通孔303为跑道形以供第二电机302的动力输出轴穿过，第一电机301和第二电机302的动力输出轴均穿过摩擦荷电箱30的前侧壁并于末端处传动连接有旋转轴304，旋转轴304的后端固定安装于摩擦荷电箱30的后侧壁并可转动，旋转轴304于侧壁上设置有多列钉齿，多列钉齿沿径向均匀分布，第一电机301上的钉齿与第二电机302上的钉齿相互交错、且不接触，斜向筛板31设置四块且一体成型构成漏斗状，斜向筛板31的顶部与摩擦荷电箱30的侧壁底部固接，斜向筛板31的底部与负高压电极板32固接，四块负高压电极板32一体成型构成口字形并穿过煤粒出口211，每块负高压电极板32与正对的正高压电极板20之间构成高压静电分选腔；

进料斗4卡设在摩擦荷电箱30的顶部敞口处并固定。

本发明的装置，结构设计紧凑简单，便于操作。

作为优选方案，支腿11的底部安装有带刹车的万向轮。这样的设计，方便本发明随意搬移和按需固定，便于使用。实际上，也可以根据实际情况具体考虑其他的便于搬移和固定的方案。

作为优选方案，摩擦荷电箱30的长度和宽度均为1.0-1.5m，摩擦荷电箱30的高度为1.2-1.5m，摩擦荷电箱30的板厚为1.5㎝，每块负高压电极板32与正对的正高压电极板20之间的距离为25-30cm，负高压电极板32与正高压电极板20的厚度均为1.8㎝。这样的设计，可以确保粉煤灰的粉磨更加充分，是强化粉煤灰摩擦荷电过程、提高分选效率的关键。实际上，也可以根据实际情况具体考虑摩擦荷电箱30的长度、宽度、高度以及板厚，还有每块负高压电极板32与正对的正高压电极板20之间的距离、负高压电极板32与正高压电极板20的厚度。

采用上述的制备水泥添加剂的装置进行水泥添加剂的制备的方法，先调整第一电机301和第二电机302之间的距离并使第二电机302固定，然后启动第一电机301和第二电机302；最后将待粉磨的粉煤灰从进料斗4倒入，即可进行磨粉并使粉煤灰细粉摩擦带上荷电，带电后的粉煤灰细粉在重力的作用下下行，并由斜向筛板31进行筛选，符合尺寸要求的粉煤灰微细粉进入高压静电分选腔，带负电荷的脱碳灰向正高压电极板20移动，并通过脱碳灰出口210出料，而带正电荷的煤粒则向负高压电极板32移动，并通过煤粒出口211出料，经由斜向筛板31筛分后的大颗粒粉煤灰料则从四块负高压电极板32构成的口字形出口处出料，粉磨分选完后关闭第一电机301和第二电机302。

采用本实施例的制备方法，不仅操作简单，而且制备成本较低。

作为优选方案，第一电机301和第二电机302的转速为500-800rpm。这样的设计，可以确保粉煤灰的粉磨更加充分，是强化粉煤灰摩擦荷电过程、提高分选效率的关键。实际上，也可以根据实际情况具体考虑第一电机301和第二电机302的转速。

此外，为了进一步改善斜向筛板31的筛选效果，可以在每块斜向筛板31的下表面安装振动电机，可以设置振动电机的转速为100-300rpm。

不仅如此，为了进一步改善粉磨和摩擦荷电过程，可以将钉齿的表面镶嵌金刚石颗粒，且金刚石颗粒的粒径为5-500μm。

需要说明的是，在摩擦作用下，由于矿粒介电常数不同，煤粒失去电子带正电荷，脱碳灰得到电子带负电荷。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。